固定式光伏支架设计_数学_小学教育_教育专区。固定式光伏支架设计 山海建 蒋侃锁 【摘 要】通过实例向大家介绍了固定式光伏支架的设计过程，可为以后的设计 提供参考。 【期刊名称】黑龙江科技信息 【年(卷),期】2011(000)019 【总页数】

　　固定式光伏支架设计 山海建 蒋侃锁 【摘 要】通过实例向大家介绍了固定式光伏支架的设计过程，可为以后的设计 提供参考。 【期刊名称】黑龙江科技信息 【年(卷),期】2011(000)019 【总页数】1 【关键词】光伏支架；荷重；风压 目前，光伏支架有两类，一类是固定式，一类是跟踪式支架（随太阳轨迹自动 调节）。目前在建立电站的过程中，普遍使用的是固定式支架。光伏支架主要针对固定式 支架介绍其设计过程。 1 支架材质及表面处理 支架材质，一般是由环境条件和使用寿命决定的。目前，作为支架使用的材料，光伏支架 有普通钢材，不锈钢，铝合金等。在能满足技术要求的前提下，尽量选用性价 比较高的材料。这里我们选用 40×40×4 方钢管（GB/T6728-2002），材质为 Q235，热浸镀锌处理。 2 支架强度计算 本设计的主要设计条件：风速 30m/s。支架示意如图 1，图中序号 1 是电池板 固定架，序号 2 是支撑杆，序号 3 是电池板组件。使用中可通过调整支撑杆的 位置调节电池板组件与水平面的夹角。 下面以此为基础进行强度计算。 2.1 总荷重计算 2.1.1 固定荷重 G=GM（为组件质量）+GK（支撑物等质量） 通过计算可得电池组件重量 15.5KG，支撑物质量 18KG。 固定荷重 G=15.5KG+18KG=33.5KG=335N 2.1.2 风压荷重 W=Cw×q×Aw 式中：W-风压荷重（N）；Cw-风力系数； q-设计用速度压（N/m2）；Aw-受风面积（m2） 设计时的速度压由下式算出： 式中：q0-基准速度压（N/m2）；a-高度补偿系数； I-用途系数；J-环境系数 ①基准速度压。设定基准高度 10m，由下式算出： ρ-空气密度风速（N·s2/m4）； V0- 设计用基准（m/s）。 空气的密度在夏天和冬天不一样，从安全角度考虑取数值大的冬天的 1.274N·s2/m4。 ②高度补正系数。 式中 a-高度补正系数；h-阵列的地面以上高度； h0-基准地面以上高度 10m；n-表示因高度递增变化的程度，5 为标准。 ③用途系数。是与太阳能光伏发电系统的用途重要程度对应的系数。通常，太 阳能光伏发电系统的风速设计用再现期限为 50 年，这相当于用途系数 1.0。 ④环境系数。是与太阳能电池阵列的安装场所和建筑物情况等对应的系数。本 方案使用场地较为平整，因此取环境系数为 1.15。 ⑤风力系数。是组件面的风力系数，本方案取较大值 1.3 将以上数值代入速度压公式： 受风面积：Aw=1.58×0.808=1.28m2 风压荷重 W=Cw×q×Aw=1.3×547×1.28=910N 2.1.3 总荷重。本方案中由于客户不要求考虑积雪荷重和地震荷重，因此总荷重 =G+W=910N+335N=1245N 2.2 与电池组件连接的方钢管的弯曲校核 支架简图如图 2。 方钢管受力图如图 3。 此时认为角钢受到均布的荷重总荷重 1245N 压力时 1215 长度之间承受的弯矩为： M=WL2/8 式中：W-单位长度的荷载 N.m L-跨距长 m 则：M=（1245×1215/1665÷1.215）×1.2152÷8=138（N.m） 应力 б1=M/Z 式中：Z-截面系数 因为杆件采用的是方钢管，且有 2 根受力，其截面系数 Z=6.11cm3 则： б1=138×100/6.11×2=4517（Ncm2） 材料 Q235 的短期弯曲许用应力为 15600Ncm2。4517/15600＜1，在安全范 围内。 2.3 方钢管杆件的受弯挠度分析 载荷时，框架的弯曲挠度 δ 由下式表示： δ=5P×L3/384×E×I 式中:P-总荷载 E-材料的纵向弹性系数取 20.6×106N/cm2 I-截面二次力矩取 12.21cm4 则:δ=5P×L3/384×E×I 对于跨距 1215mm,的位移量为 0.4mm。 2.4 支撑杆的压曲荷重 本方案中有两根支撑杆，计算中认为总荷重均布在两根支撑臂上，单根荷重为 总荷重一半，即 P=1245/2=622.5N 压曲荷重由下式（欧拉公式）求出:PK=n×π2×E×I/L2 式中 PK-压曲荷重 N；I-轴向截面二次力矩； n-由两端的支撑条决定的系数； E-材料纵向弹性系数;L-轴长； 由于 PK 大于单根支撑杆的荷重，所以是安全的。 2.5 支撑杆的拉伸强度 两根支撑杆在逆风时，受扬力作用，光伏支架产生拉伸。认为荷重均布在两根支撑臂上。 单根荷重为总荷重一半。 拉伸应力 б=P/A 式中：P-单根荷重(N) A-截面积（cm2）取查表得 A=5.347cm2 由于 Q235 的弯曲许用应力为 15600Ncm2·，则有 116.4/15600＜1，是安全 的。 结束语 介绍了固定式光伏支架的设计及计算方法的流程，通过实践证明这种方法是行 之有效的。 参考文献 [1][日]太阳光发电协会编太阳能光伏发电系统的设计与施工[M].北京：科学出 版社，2006.
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